第三章 有害气体燃烧净化法2 热力燃烧的原理讲诉

1、第三章 有害气体的吸燃烧净化法 ?第一节 概述 ?1 燃烧净化 ?用燃烧的方法销毁有害气体、蒸气或烟尘，使之成 为无害的物质，这种废气的净化方法称为燃烧净化。 ?优点：最为彻底，可回收一部分热量 ?缺点：不能回收废气中的有害物质；消耗一定的能 源。 ?适用：有机溶剂蒸气、炭氢化合物、恶臭气体的治 理工艺 ?*燃烧是指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应， 通常伴有火焰、发光和（或）发烟现象。 ?2 燃烧的必要条件与充分条件燃烧的必要条件与充分条件 ?1）必要条件 ?（1）可燃物 ?（2）助燃物（氧或氧化剂） ?（3）着火能源（明火、电火花等热源） ?2）充分条件 ?（1）可燃物与助燃物达到一定比例

2、 ?（2）助燃物达到一定浓度（空气中氧气 14%, 常压下不起燃） ?（3）超过最小点火能或超过一定强度的升温 明火源 ?（4）满足了燃烧需要的 燃烧诱导期 ?3 分类 ?直接燃烧法：将高浓度的有害有机废气直接当燃料 烧掉 ?热力燃烧法：把 低浓度的有害气体提高到反应温度， 使之达到氧化分解，销毁可燃成分 ?催化燃烧法：利用催化剂使废气中的有害组分能在 较低的温度下迅速氧化分解。 ?例如: ?直接燃烧的温度 1100度以上 ?热力燃烧的温度760820度 ?催化燃烧的温度200400度即可 ?注意：无论采用何种燃烧方法净化废气，最后都应 能对燃烧过程中产生的热量进行回收和利用，否则 就是不经济

3、的。 第二节 热力燃烧的原理 ?1 热力燃烧的基本理论 ?热力燃烧过程中，一般认为，只有燃烧室 的温度维持在760820度，驻留时间为 0.5s时，有机物的燃烧才能比较晚全。 ?达到上述温度范围的途径：依靠火焰传播 过程来实现的。 ?1）火焰传播理论 ? 热传播理论（热损失理论） ?理论内容实质：火焰传播是依靠燃烧时放出的 热量加热周围的气体，使其达到燃烧所需要的 温度而实现的。 ?火焰传播三要素：（1）混合气体中的含氧量 ?（2）混合气体中含有可燃组分的浓度 ?（3）辅助燃料燃烧过程中所放出的热量 ?例如： ?丙烷气体在空气中很容易燃烧，但在氧和氮各 占12%和88%的气体中，丙烷燃烧非常困

4、难。 ?爆炸极限：维持火焰传播的可燃气体的浓度范 围。 ?2）混合气体的爆炸极限 ?混合气体中可燃组分的浓度必须在一 定的浓度范围之内，以形成火焰，维持燃 烧，在一个有限的空间形成气体爆炸。将 这一浓度范围的下限称为爆炸下限；上限 称为爆炸上限。 ?有机蒸气与空气混合的爆炸极限的计算公 式： ? ? i i A a A 100 式中ai混合气体中组分i的含量 式中A i混合气体中组分i的爆炸极限 ?注： ?（1）产生火焰不是目的，而是利用燃烧辅 助燃料所产生的火焰提高混合气体的温度， 将废气中的可燃组分氧化或者销毁。 ?（2）热力燃烧中废气的用途：一是作为辅 助燃料燃烧时的助燃气体；一是作为高

5、温 燃气混合的旁通废气，混合后的气体温度 要达到能使可燃组分销毁的温度。 ?（3）利用废气燃烧时放出的热量 ?表3-2中给出了不同混合气体在爆炸下限时 的热值。 ?3）热力燃烧机理 ?三个步骤： ?（1）辅助燃料的燃烧提高热量 ?（2）废气与高温燃气的燃烧达到反应 温度 ?（3）废气中可燃组分氧化反应保证废 气于反应温度时所需要的驻留时间 ?4）热力燃烧的“三T” 条件 ?含义： ?反应温度Reaction Temperature ?驻留时间Residential Time ?湍流混合Turbulence Mix ?（1）反应温度对热力燃烧的影响）反应温度对热力燃烧的影响 ?反应温度：不是反应

6、可以进行的温度 ?是反应速度可达到要求时的温度。 ?换言之：在一定的区域内，可燃组分的销 毁达到设计要求所需要的温度。毁达到设计要求所需要的温度。 ?*提高温度，反应就会加速。 ?（2）驻留时间对热力燃烧的影响）驻留时间对热力燃烧的影响 ?驻留时间：反应物以某种形式进行混合后 在一定温度下所持续的时间。 ?就燃烧反应时间来说，其变化范围在小于就燃烧反应时间来说，其变化范围在小于 1/10s几s之间 ?驻留时间充分，可以使有害气体的销毁更 机充分。 ?（3）湍流混合对热力燃烧的影响）湍流混合对热力燃烧的影响 ?湍流混合：热力燃烧中，除一部分助燃废气 用于供氧助燃外，另一部分旁通废气必须在 燃烧器

7、气流下侧或者前方与高温燃气混合并 处于湍流状态，使混合达到分子混合水平， 一边有害组分迅速升温和氧化一边有害组分迅速升温和氧化湍流混合。湍流混合。 ?湍流混合的目的：增大可燃组分的分子与氧 分子或自由基的碰撞机会，使处于分子接触 的水平，以保证所要求的销毁率。的水平，以保证所要求的销毁率。 ?注： ?“三T” 条件之间具有内在联系，改变其一 其他两个都可以得到改变。 ?延长驻留时间会使设备体积增大。 ?提高反应温度会使辅助燃料的消耗增加。 ?最经济的方法是改善湍流混合的情况。 第三节 热力燃烧装置（热力燃烧炉） ?1 结构组成 ?燃烧器：燃烧辅助燃料以产生高温燃气 ?燃烧室：保证废气和高温燃气

8、充分混合并 反应的空间 ?热量回收与排烟装置：. ?工艺流程图： 在工程设计中，利用燃烧过程中产生的预热废气可以节约在工程设计中，利用燃烧过程中产生的预热废气可以节约 大量的辅助燃料。图中就是这一思想很好的体现。大量的辅助燃料。图中就是这一思想很好的体现。 ?2 典型热力燃烧系统典型热力燃烧系统 ?（1）配焰式燃烧系统 ?工艺特点： ?燃烧器将火焰配布成为许多布点成线的小火焰， 废气从火焰周围流过，迅速达到湍流混合。 ?优点：火焰分散，混合程度高、净化效率高等特 点。 ?缺点：但是当废气贫氧，废气中含有易沉积的油 焦或颗粒物。 ?不适用于辅助燃料为油料的情况。 ?A配焰式燃烧器 ?分类：根据燃

9、烧结构的不同，该种形式 的燃烧器分为 ?火焰成线式燃烧器、多烧嘴式燃烧器、隔 栅式燃烧器。 ?各种形式燃各种形式燃 烧器的特点 ?火焰成线式：火焰成线式： 辅助燃料气从辅助燃料气从 下部管子引入， 作为助燃气体作为助燃气体 的废气从的废气从V形板 侧面的小孔引侧面的小孔引 入，旁通废气入，旁通废气 从从V形板与侧挡形板与侧挡 板间的缝隙引板间的缝隙引 入。 ?多烧嘴式：辅助燃料从从后面引入，废气分为两路， 助燃气体和旁通气体的量通过调节 d的大小来控制。 ? *助燃效果好，与火焰成线式相比，不易熄火， 但是湍流混合效果 不够理想。解决办法：增设挡 板。 ?隔栅式：辅助隔栅式：辅助 燃料从底部分燃料从底部分 配管引入，废配管引入，废 气从下部引入。气从下部引入。 ? *湍流混湍流混 合度比较好。 适用于废气量适用于废气量 比较稳定的情比较稳定的情 况。 ?（2）离焰式燃烧系统）离焰式燃烧系统 ?特点：高温燃气和废气的混合是分开的特点：高温燃气和废气的混合是分开的 （分别有各自通道进入燃烧室的）（分别有各自通道进入燃烧室的） ?优点：火焰较长，不易熄火，辅助燃料优点：火焰较长，不易熄火，辅助燃料可以可以 使用燃料油也可以使用燃料气使用燃料油也可以使用燃料气，且二者的流 速可调幅度大，工作压力范围宽。 ?缺点：混合效果不好。 ?解决办法：I 火焰喷射产 生抽力将